Введение в специальность Учебная программа для высших учебных заведений по специальности І-39 01 03 Радиоинформатика (стр. 18 )

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа дисциплины «Радиоэлектронные информационные системы» разработана на кафедре радиотехнических систем для студентов специальности «Радиоинформатика».

Основная цель дисциплины – на базе знаний и умений, полученных в предшествующих и смежных дисциплинах, вооружить будущих радиоинженеров современными методами статистического анализа и синтеза оптимальных и квазиоптимальных устройств обработки радиосигналов в РТС; научить их по заданным тактико-техническим характеристикам системы рационально выбрать форму сигнала, структуру построения; обучить эффективным методам оценки рабочих параметров; привить системный подход к проектированию радиоэлектронных средств.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

- основные методы анализа и синтеза устройств обнаружения, различения и разрешения, оценки и фильтрации радиосигналов;

- принципы определения координат и параметров движения объектов; основы теории информации и методы повышения помехоустойчивости при передаче информации;

- принципы и структуры построения систем извлечения и передачи информации, комбинированных информационных систем; методы борьбы с помехами;

уметь:

- синтезировать структуры оптимальных устройств обработки сигналов, оценивать потенциальные характеристики таких устройств и эффективность системы в целом;

- составлять блок-схему алгоритма решения поставленной задачи средствами вычислительной техники;

- пользоваться стандартами и справочниками при проектировании РИС;

иметь представление о:

- системах с пространственно-временной обработкой сигналов, адаптивных системах, методах приема и обработки радиосигнала при априорной неопределенности.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Предмет дисциплины и ее задачи. Радиоэлектронная информационная система (РИС) как система передачи, извлечения и разрушения информации. Тактические и технические характеристики РИС. Классификация РИС и области их применения.

Структура и содержание дисциплины, ее связь с другими дисциплинами учебного плана и роль в подготовке современного радиоинженера.

При изучении дисциплины следует уделять внимание концептуальным вопросам построения систем, анализу причин, ухудшающих их качественные показатели, и основным направлениям повышения эффективности систем в условиях реального функционирования.

Раздел 1. СИГНАЛЫ И ПОМЕХИ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ (РИС)

Тема 1.1. СИГНАЛЫ И ПОЛЯ – ПЕРЕНОСЧИКИ ИНФОРМАЦИИ

Разновидности сигналов и полей. Формы представления сигналов. Основные характеристики сигналов.

Тема 1.2. СЛОЖНЫЕ СИГНАЛЫ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Разновидности сложных сигналов и их характеристики. Псевдослучайные сигналы (ПС). Псевдослучайные сигналы с дискретной ФМ и ЧМ. Основные характеристики, формирование ансамблей. Системы сигналов.

Тема 1.3. ПОМЕХИ В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Разновидности помех, их описание. Вероятностное описание аддитивной флуктуационной помехи. Нормальный случайный процесс, белый шум, узкополосная случайная помеха, импульсная случайная помеха, структурная помеха.

Раздел 2. ОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМ РАДИОСИГНАЛОВ

НА ФОНЕ БЕЛОГО ШУМА

Тема 2.1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В РИС

Основные задачи теории оптимальных методов радиоприема. Статистическое описание процедур извлечения информации: обнаружение и различение сигналов, оценка и фильтрация неизвестных параметров сигналов, разрешение сигналов и распознавание образов, обобщение на пространственно-временной случай. Понятие об апостериорной вероятности. Критерии оптимального приема.

Тема 2.2. ОБНАРУЖЕНИЕ СИГНАЛОВ

Простое и сложное обнаружение.

Обнаружение детерминированного сигнала. Синтез структуры опти-
мального обнаружителя и характеристики обнаружения.

Обнаружение радиосигнала с неизвестной начальной фазой. Синтез структуры оптимального обнаружителя и характеристики обнаружения. Обнаружение радиосигнала с неизвестной начальной фазой и флуктуирующей амплитудой. Синтез структуры оптимального обнаружителя и характеристики обнаружения.

Структуры обнаружителей на согласованных фильтрах.

Обнаружение пакетов радиоимпульсов. Синтез структур. Структуры обнаружителей когерентного и некогерентного пакетов радиоимпульсов. Характеристики обнаружителя.

Обнаружение случайного сигнала. Синтез структуры и характеристики обнаружения.

Тема 2.3. РАЗЛИЧЕНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ

Оптимальное различение двух детерминированных сигналов. Синтез структуры различителя и потенциальная оценка качества различения. Оптимальное различение «m» детерминированных сигналов. Структуры различителей и оценка их потенциальной помехоустойчивости.

Оптимальное различение сигналов с неизвестными фазами. Структуры различителей и оценка их потенциальной помехоустойчивости. Обнаружение и различение сигналов с неизвестными параметрами.

Тема 2.4. ОЦЕНКА НЕИЗВЕСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИОСИГНАЛОВ

Энергетические и неэнергетические параметры сигналов.

Оценка энергетических параметров радиоимпульса. Структура устройства и его потенциальные характеристики.

Оценка неэнергетических параметров радиосигналов. Обобщенная структура выделения неэнергетического параметра и ее потенциальные характеристики.

Оценка фазы радиоимпульса. Синтез структурной схемы и ее потенциальные характеристики.

Оценка временного положения радиосигнала. Синтез структурной схемы и ее оптимальные характеристики.

Оценка смещения частоты радиосигнала, синтез структурной схемы и ее потенциальные характеристики.

Совместная оценка временного запаздывания и смещения частоты радиосигнала. Требования к функции неопределенности радиосигнала при совместной оценке.

Тема 2.5. ОПТИМАЛЬНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИОСИГНАЛА

Общая формулировка задачи фильтрации. Линейная и нелинейная фильтрация. Уравнения фильтрации.

Линейные фильтры Винера и Калмана Бьюси. Нелинейные фильтры. Фильтрация фазы узкополосного радиосигнала.

Тема 2.6. РАЗРЕШЕНИЕ СИГНАЛОВ

Разрешение как статистическая задача. Разрешение-обнаружение, разрешение-измерение. Разрешение сигналов по времени и частоте. Роль принципа неопределенности в задачах разрешения. Понятие о синтезе сигналов и фильтров, оптимальных по критериям разрешающей способности. Пространственно-временное разрешение сигналов.

Роль сложных сигналов в задачах разрешения. Распознавание образов.

Раздел 3. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ И РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Тема 3.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ (РЛС) И РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ (РНС) СИСТЕМ

Физические основы радиолокации и радионавигации. Радио-
локационные цели и характеристики отраженных сигналов. Классификация объектов как источников вторичного излучения. Эффективная площадь рассеяния (ЭПР) объектов и методы ее оценки.

Дальность действия радиосистем. Дальность действия радиолокации с активным и пассивным ответами. Основное и обобщенное уравнения дальности радиолокационного наблюдения в свободном пространстве. Влияние условия распространения на дальность действия радиосистем.

Методы местоопределения объектов на поверхности и в пространстве. Дальномерные, разностно-дальномерные и угломерные системы. Точность определения местоположения. Влияние условий распространения электромагнитных волн на точность измерения. РЛС кругового обзора, ее структура и характеристика.

Тема 3.2. ДАЛЬНОМЕРНЫЕ И ДОПЛЕРОВСКИЕ СИСТЕМЫ РАДИОЛОКАЦИИ

И РАДИОНАВИГАЦИИ

Точность и разрешающая способность при измерении дальности и скорости. Минимальное значение ошибки измерения.

Дальномерные и разностно-дальномерные системы. Основные методы измерения дальности.

Построение измерителей при импульсном сигнале. Функциональная схема и потенциальные оценки.

Измерение дальности при использовании сложных сигналов. Фильтры с использованием поверхностных акустических волн. Цифровые методы обработки сложных сигналов.

Следящие измерители дальности. Оценка точности сопровождения по дальности.

Фазовые дальномерные и разностно-дальномерные системы. Особенности фазового метода измерения дальности. Разрешение и неодно-
значность отсчета при фазовом методе измерения, потенциальная точность измерения.

Частотный метод измерения дальности. Принцип построения и основные характеристики частотных дальномеров. Потенциальная точность измерителя. Измерение радиальной скорости объекта.

Тема 3.3. БОРЬБА С ПОМЕХАМИ В РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Классификация методов защиты от помех в РЛС. Активные и пассивные помехи.

Основные мероприятия по защите РЛС от активных помех. Борьба с пассивной помехой.

Выделение сигналов движущихся целей (СЦД) на фоне пассивных помех. Системы СДЦ с внутренней и внешней когерентностью. Методы повышения эффективности систем селекции движущихся целей.

Тема 3.4. МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ

Методы измерения угловых координат: амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый и частотный (доплеровский). Следящий измеритель угловых координат (метод конического сканирования).

Многоканальные РЛС.

Моноимпульсный метод измерения угловых координат. Амплитудный и фазовый, разностные и суммарно-разностные измерители. Точность измерения угловых координат. Угловая разрешающая способность.

Фазированные антенные решетки (ФАР) в системах измерения угловых координат.

Пространственно-временная обработка радиосигнала. Пространственно-фазовая модуляция и сжатие диаграммы направленности.

Повышение угловой разрешающей способности методом бокового обзора. Синтез диаграммы направленности антенны.

Тема 3.5. РАДИОТЕПЛОЛОКАЦИЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ЛОКАЦИЯ

Физические основы пассивной радиолокации. Радиотеплопеленгация, измерение дальности и скорости в пассивной радиолокации.

Лазерная локация, приемопередающие устройства оптических локаторов и методы обработки сигналов.

Раздел 4. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (РТС ПИ)

Тема 4.1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ